植物在生長發(fā)育的過程中會遭受多種病害的脅迫,造成產(chǎn)量和品質下降。植物免疫誘抗劑又稱“植物疫苗”,可以通過誘導植物自身的免疫系統(tǒng)激發(fā)防御應答反應,增強植物抗病性;且能減少化學農(nóng)藥的使用,降低對人和環(huán)境的危害。寡糖類誘抗劑是一類具有生物調節(jié)功能的碳水化合物,能在較低的濃度下被植物細胞表面的免疫識別受體所識別進而激發(fā)PTI,誘導植物產(chǎn)生一系列的免疫應答,增強植物的抗病能力。前期,我們利用褐藻膠裂解酶Aly2降解褐藻膠得到褐藻膠寡糖。在此基礎上,以本氏煙和擬南芥為供試植物,以馬鈴薯X病毒、煙C花葉病毒和致病疫霉為防治對象,對AOS在誘導植物抵抗病害過程中發(fā)揮的作用及其分子機制進行研究。 褐藻膠寡糖在調控植物生理活動中有重要作用,如參與根的生長、非生物脅迫(干旱和鹽堿)以及植物的免疫等。江蘇褐藻寡糖縮寫
褐藻寡糖是褐藻膠的降解產(chǎn)物,由2~10個單糖通過糖苷鍵結合而成,具有溶解性好,穩(wěn)定性強等特點。褐藻膠主要來源于海帶、馬尾藻等藻類,是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸通過1-4糖苷鍵連接形成的陰離子酸性多糖。經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學等多個方面都具有重要的應用價值和研究意義,尤其在在農(nóng)業(yè)方面,褐藻寡糖對經(jīng)濟作物有較好的應用效果。在增產(chǎn)方面,應用褐藻寡糖于黃瓜、小麥,、玉米、水稻等多種農(nóng)作物,可明顯促進作物生長,增加產(chǎn)量;在種子萌發(fā)方面,褐藻寡糖可促進大豆、高粱、豌豆等種子的萌發(fā),提高萌發(fā)率和萌發(fā)勢等;在抗逆方面,施用褐藻寡糖可提高水稻的抗病蟲害能力,同時提高幼苗的鎘脅迫抗性,提高小麥的抗干旱脅迫等。翅堿蓬常被用于鹽堿地的生態(tài)工程建設中,但是在東營黃河三角洲地區(qū)的實際應用中發(fā)現(xiàn),翅堿蓬在種植中存在成活率低的問題,尤其是幼苗移植生長時期,幼苗后續(xù)成活率低,人力物力財力投入成本較高。推測原因為移植后的幼苗對鹽堿地環(huán)境難以適應,抗逆性較差。因此如何提高翅堿蓬的幼苗后續(xù)成活率和抗逆性是當前研究的重點 問題。褐藻寡糖已被證實對草本植物具有明顯的提質、抗逆效果,如水稻、小麥等。山西褐藻寡糖與海藻寡糖褐藻寡糖是由褐藻膠經(jīng)Vibriosp.510-64菌株產(chǎn)生專一性褐藻膠裂合酶酶解制備的寡糖片段。
褐藻膠(Alginate)是由L-古羅糖醛酸和雜D-甘露糖醛酸聚合而成的一種直鏈酸性多糖。褐藻膠寡糖是由海藻酸鈉經(jīng)過化學或酶法降解而成,其具有溶解性強、穩(wěn)定性好、易被機體吸收等優(yōu)點。國內外的研究初步探索了褐藻寡糖作為激發(fā)子誘導植物產(chǎn)生抗性反應、促進作為種子萌發(fā)及幼苗生長和增強抵抗病原體侵染的能力。張運紅等研究發(fā)現(xiàn)褐藻膠寡糖均能顯著提高小麥種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),明顯加快小麥種子的萌發(fā)速率。張守棟等研究發(fā)現(xiàn)褐藻膠寡糖作為激發(fā)子能夠顯著提高大豆種子發(fā)芽率和萌發(fā)過程中脂肪酶的活性。馬純艷等研究發(fā)現(xiàn)褐藻膠寡糖浸種處理有利于提高高粱種子發(fā)芽率和淀粉酶活力。但是將褐藻膠寡糖應用到制麥工業(yè)中,作為制麥添加劑對促進大麥發(fā)芽和提高麥芽質量研究還鮮有報道。本實驗在制麥過程中添加褐藻膠寡糖,研究其對大麥發(fā)芽、水解酶活和麥芽質量的影響,以期為制麥工業(yè)提供實驗和理論依據(jù)。
褐藻寡糖對黃瓜幼苗生長指標的影響黃瓜幼苗經(jīng)不同分子量的褐藻寡糖處理,處理14d后,在外觀形態(tài)方面,ADO2和ADO3處理過的黃瓜幼苗與對照組相比有明顯差別,ADO2和ADO3處理過的幼苗長勢明顯好于對照組,經(jīng)不同分子量的ADO處理的黃瓜幼苗的生長狀況均好于對照組,各種生長指標包括株高、莖粗、株幅及鮮重都明顯高于對照。ADO1,ADO2,ADO3,ADO4處理植株的株高分別提高了7%,10.2%,8.9%和8%,莖粗分別提高了5.8%,23.9%,22.7%和7%,株幅分別提高了21.9%,27%,35.4%和24.3%,鮮重分別提高了50.8%,53.5%,74.3%和54.1%。其中ADO2和ADO3處理組黃瓜幼苗的各項生長指標都高于ADO1和ADO4處理組。因此,選擇ADO2和ADO3進行后續(xù)試驗。褐藻寡糖對黃瓜葉片葉綠素含量的影響由圖3所示,經(jīng)過ADO處理的黃瓜葉片中的葉綠素a和葉綠素總含量均比蒸餾水處理的對照有明顯性提高,ADO處理組組間比較發(fā)現(xiàn),ADO3對葉綠素含量的提高比ADO2更為明顯。2種褐藻寡糖對葉綠素a的含量的影響較大,葉綠素b的含量變化相對較小,而光合作用與葉綠素a的含量關系相對密切。褐藻寡糖能夠作為信號調節(jié)分子作用于植物,促進植物的生長,此研究為海洋活性寡糖的開發(fā)開辟了新的途徑。
探討褐藻寡糖作用機理, 將褐藻寡糖溶液均勻噴施到煙C葉面后置 于(4±1)℃下進行低溫脅迫, 間隔不同時間檢測相關指標。 研究發(fā)現(xiàn), 濃度是影響褐藻寡糖抗凍性能的重要因素。 0 .05%, 0.20 %和 0.30 %褐藻寡糖具有誘導激發(fā)因子作用, 能夠誘導煙C CAT 、SOD 和 POD 活力提高, 去除體內產(chǎn)生的氧 自由基, 保護細胞膜和葉綠素結構, 減少煙C葉片損傷, 提高煙C耐低溫能力, 其中以 0 .20 %褐藻寡糖誘導效果比較好; 0 .10%褐藻寡糖具有抗凍保護劑作用, 在 24 h 內煙C各項指標均沒有明顯變化, 可保護細胞免受低溫傷害, 但 48 h 時凍壞指標增強, 其保護作用減弱或者消失;高濃度 1 .00 %褐藻寡糖具有毒副作用, 在煙C細胞表面形成較強滲透勢, 胞內物 質外滲嚴重, 煙C細胞結構受到破壞, 加速低溫下煙C葉片損傷。褐藻寡糖誘導植物體內產(chǎn)生各種抗性物質來緩解逆境因素對植物造成的損傷,從而達到抗逆的目的。江蘇褐藻寡糖還原糖
褐藻寡糖可以促進大麥生長等提高植物的抗凍能力,促進植物種子萌發(fā)和根部生長。江蘇褐藻寡糖縮寫
AOS對PVX、TMV有較好的防治效果分別在噴施AOS前24h和噴施AOS后24h接種帶有GFP標簽的PVX。發(fā)病后,在紫外燈下觀察綠色熒光并檢測病毒積累量。結果顯示先噴施AOS后接種PVX,5d后,30.6%系統(tǒng)葉片出現(xiàn)熒光,而噴施ddH2O的本氏煙,85.7%上部葉片出現(xiàn)熒光;噴施AOS的本氏煙中病毒的積累量也明顯低于對照。先接種PVX后噴施AOS,與噴施ddH2O的本氏煙系統(tǒng)葉片的熒光強度并無明顯區(qū)別,本氏煙中病毒的積累量也無明顯差異。以上結果說明,AOS對病毒有明顯的預防效果。用不同濃度的AOS處理本氏煙后接種PVX,檢測抗病效果,結果顯示在AOS濃度為100μg/mL時,其抗病效果好。之后,采用100μg/mL的AOS噴施本氏煙后,接種煙C花葉病毒(TMV),發(fā)現(xiàn)與對照組相比,AOS處理的葉片上熒光強度也明顯減弱,TMV的積累量也明顯降低,表明AOS也可以增強植物對TMV的抗性。以上結果說明,AOS增強植物對病毒的抗性具有普遍性。江蘇褐藻寡糖縮寫
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